สูงสุดของลำดับที่สองของตะแกรงเลี้ยวเบน เปโตรวิช จี.ไอ.

จะหาคาบของตะแกรงเลี้ยวเบนได้อย่างไร?

น่าเสียดายที่ไม่รู้

เห็นได้ชัดว่าเป็นเพียงจำนวนหน่วยเท่านั้น
นั่นคือไม่มีหน่วยวัดเฉพาะเจาะจง
http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/84886/Diffraction
อย่างน้อยในที่นี้ ฉันอ่านเจอว่า R=mN โดยที่ m เป็นเพียงจำนวนเต็ม และ N คือจำนวนรอยตัดอีกครั้ง และเนื่องจากไม่มีหน่วยการวัดใดที่บอกเป็นนัยถึงค่าเหล่านั้น เราจึงควรคาดหวังหน่วยการวัดบางประเภทจาก ไม่ควรใช้งานได้เช่นกัน
ต่อไปนี้จากสูตรนี้ “R=แลม/dแล”: มันเหมือนกับการหารเวลาด้วยการเปลี่ยนแปลงของเวลา - ถ้าตรรกะของฉันถูกต้องจะมีเพียงหน่วยเท่านั้น

• การหักเหของแสง

  ในความหมายที่แคบ (บ่อยที่สุด) - ปรากฏการณ์ของรังสีแสงที่โค้งงอรอบรูปร่างของวัตถุทึบแสงและส่งผลให้แสงทะลุผ่านไปยังบริเวณทางเรขาคณิต เงา; ในความหมายกว้าง - การรวมตัวกันของคุณสมบัติคลื่นของแสงภายใต้เงื่อนไขที่ใกล้เคียงกับเงื่อนไขของการบังคับใช้ของการเป็นตัวแทนของเลนส์เรขาคณิต
  ในธรรมชาติ เงื่อนไขของ D.s. มักสังเกตเป็นขอบเขตเบลอของเงาของวัตถุที่ส่องสว่างจากแหล่งกำเนิดระยะไกล D. s. ที่ตัดกันมากที่สุด ในช่องว่าง บริเวณที่ความหนาแน่นฟลักซ์รังสีมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (ในบริเวณพื้นผิวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน โฟกัส ขอบเขตของเงาเรขาคณิต ฯลฯ) ใน สภาพห้องปฏิบัติการสามารถตรวจจับโครงสร้างของแสงในบริเวณเหล่านี้ได้ ซึ่งแสดงออกมาจากการสลับกันของพื้นที่แสงและความมืด (หรือบริเวณที่มีสี) บนหน้าจอ บางครั้งโครงสร้างนี้ก็เรียบง่าย เช่น กับ D. s บนตะแกรงเลี้ยวเบน ซึ่งมักจะซับซ้อนมาก เช่น ในบริเวณโฟกัสของเลนส์ ดี.ส. บนวัตถุที่มีขอบเขตแหลมคมจะถูกนำมาใช้ในทัศนศาสตร์เครื่องมือและโดยเฉพาะอย่างยิ่งจะกำหนดขีด จำกัด ของความสามารถทางแสง อุปกรณ์
  องค์ประกอบแรก ปริมาณ ทฤษฎี D. s. ภาษาฝรั่งเศสได้รับการพัฒนา นักฟิสิกส์ โอ. เฟรสเนล (1816) ซึ่งอธิบายเรื่องนี้เนื่องจากการรบกวนของคลื่นทุติยภูมิ (ดู HUYGENS - หลักการของเฟรสเนล) แม้จะมีข้อบกพร่อง แต่วิธีการของทฤษฎีนี้ยังคงมีความสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการคำนวณลักษณะการประเมิน
  วิธีการประกอบด้วยการแบ่งส่วนหน้าของคลื่นตกกระทบ ซึ่งตัดขอบของตะแกรงออกเป็นโซนเฟรสเนล
  ข้าว. 1. การเลี้ยวเบน ดังขึ้นเมื่อแสงผ่าน: ทางด้านซ้าย - ผ่านรูกลมซึ่งมีโซนจำนวนคู่พอดี ด้านขวา-รอบจอทรงกลม
  เชื่อกันว่ามีเรื่องรอง คลื่นแสงยังไม่เกิดและสนามแสงที่จุดสังเกตจะถูกกำหนดโดยผลรวมของการมีส่วนร่วมจากทุกโซน หากรูในหน้าจอปล่อยให้โซนเปิดเป็นจำนวนคู่ (รูปที่ 1) ให้อยู่ตรงกลางของการเลี้ยวเบน ภาพกลายเป็นจุดมืดและมีโซนจำนวนคี่ - จุดไฟ ตรงกลางเงาจากฉากกลมที่ไม่บังจนเกินไป จำนวนมากโซนเฟรสจะได้จุดสว่าง ขนาดของโซนที่ส่งผลต่อสนามแสงที่จุดสังเกตจะแปรผันตามพื้นที่ของโซน และค่อยๆ ลดลงตามจำนวนโซนที่เพิ่มขึ้น โซนที่อยู่ติดกันมีส่วนทำให้เกิดสัญญาณตรงกันข้าม เนื่องจากระยะของคลื่นที่ปล่อยออกมานั้นอยู่ตรงกันข้าม
  ผลลัพธ์ของทฤษฎีของ O. Fresnel ทำหน้าที่เป็นข้อพิสูจน์ที่ชี้ขาดถึงธรรมชาติของคลื่นของแสงและเป็นพื้นฐานสำหรับทฤษฎีแผ่นโซน การเลี้ยวเบนมีสองประเภท - การเลี้ยวเบนของเฟรสเนลและการเลี้ยวเบนของเฟราน์ฮอเฟอร์ ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของร่างกาย b ซึ่งการเลี้ยวเบนเกิดขึ้น และขนาดของโซนเฟรสเนล (zl) (และดังนั้น ขึ้นอยู่กับระยะทาง z ไปยังจุดสังเกต) วิธีเฟรสเนลจะมีผลก็ต่อเมื่อขนาดของรูเทียบได้กับขนาดของโซนเฟรสเนล: b = ?(zl) (การเลี้ยวเบนของลำแสงที่มาบรรจบกัน) ในกรณีนี้ โซนจำนวนเล็กน้อยจะถูกแบ่งโซนทรงกลมออก คลื่นในหลุมกำหนดภาพของ D.s. หากรูในตะแกรงมีขนาดเล็กกว่าโซนเฟรส (b<-?(zl), дифракции Фраунгофера), как, напр., при очень удалённых от экрана наблюдателя и источника света, то можно пренебречь кривизной фронта волны, считать её плоской и картину дифракции характеризовать угловым распределением интенсивности потока. При этом падающий параллельный пучок света на отверстии становится расходящимся с углом расходимости j = l/b. При освещении щели параллельным монохроматич. пучком света на экране получается ряд тёмных и светлых полос, быстро убывающих по интенсивности. Если свет падает перпендикулярно к плоскости щели, то полосы расположены симметрично относительно центр. полосы (рис. 2), а освещённость меняется вдоль экрана периодически с изменением j, обращаясь в нуль при углах j, для к-рых sinj=ml/b (m=1, 2, 3, . . .).
  ข้าว. 2. การเลี้ยวเบนของฟรอนโฮเฟอร์โดยกรีด
  สำหรับค่ากลางของ j การส่องสว่างจะถึงค่าสูงสุด ค่านิยม ช. ค่าสูงสุดเกิดขึ้นที่ m=0 และ sinj=0 เช่น j=0 เมื่อความกว้างของช่องลดลง ให้อยู่ตรงกลาง แถบแสงจะขยายออก และสำหรับความกว้างของรอยตัดที่กำหนด ตำแหน่งของจุดต่ำสุดและจุดสูงสุดจะขึ้นอยู่กับ l กล่าวคือ ยิ่ง l ยิ่งมาก ระยะห่างระหว่างแถบก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นในกรณีของแสงสีขาว จึงมีชุดรูปแบบที่สอดคล้องกันสำหรับสีที่ต่างกัน ช. ค่าสูงสุดจะเหมือนกันกับ l ทั้งหมดและแสดงเป็นแถบสีขาวเปลี่ยนเป็นแถบสีสลับสีจากสีม่วงเป็นสีแดง
  ในวิชาคณิตศาสตร์ การเลี้ยวเบนของฟรอนโฮเฟอร์นั้นง่ายกว่าการเลี้ยวเบนของเฟรสเนล ความคิดของเฟรสเนลเป็นตัวเป็นตนทางคณิตศาสตร์โดยเขา นักฟิสิกส์ G. Kirchhoff (1882) ผู้พัฒนาทฤษฎีระบบไดนามิกขอบเขตที่ใช้ในทางปฏิบัติ อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีของเขาไม่ได้คำนึงถึงธรรมชาติของเวกเตอร์ของคลื่นแสงและคุณสมบัติของวัสดุกรองแสงด้วย ทฤษฎีที่ถูกต้องทางคณิตศาสตร์ของ D. s. บนวัตถุจำเป็นต้องแก้ไขปัญหาค่าขอบเขตที่ซับซ้อนของการกระเจิงของแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นที่มีวิธีแก้ปัญหาเฉพาะกรณีพิเศษเท่านั้น
  เขาได้รับวิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้องข้อแรก นักฟิสิกส์ A. Sommerfeld (1894) สำหรับการเลี้ยวเบนของคลื่นระนาบด้วยลิ่มตัวนำที่สมบูรณ์แบบ ที่ระยะห่างมากกว่า l จากปลายลิ่ม ผลลัพธ์ของซอมเมอร์เฟลด์ทำนายว่าแสงจะทะลุผ่านบริเวณเงาได้ลึกกว่าตามทฤษฎีของเคอร์ชอฟ
  การเลี้ยวเบน ปรากฏการณ์ไม่เพียงเกิดขึ้นที่ขอบเขตอันแหลมคมของร่างกายเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นในระบบที่ขยายออกไปด้วย D. s. ที่ใหญ่โตเช่นนี้ เกิดจากความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของอิเล็กทริกขนาดใหญ่เมื่อเปรียบเทียบกับ l การซึมผ่านของสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะปริมาตร D. s. เกิดขึ้นระหว่างการเลี้ยวเบนของแสงด้วยอัลตราซาวนด์ ในโฮโลแกรมในสภาพแวดล้อมที่ปั่นป่วนและทัศนศาสตร์ไม่เชิงเส้น สภาพแวดล้อม บ่อยครั้งที่การกระจายตัวของปริมาตรซึ่งตรงกันข้ามกับการกระจายตัวของขอบเขต ไม่สามารถแยกออกจากปรากฏการณ์การสะท้อนและการหักเหของแสงที่เกิดขึ้นตามมาได้ ในกรณีที่ไม่มีขอบเขตที่แหลมคมในสภาพแวดล้อมและการสะท้อนกลับไม่มีนัยสำคัญ บทบาทในธรรมชาติของการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางเพื่อการเลี้ยวเบน กระบวนการใช้ซีมโทติก วิธีทฤษฎีสมการเชิงอนุพันธ์ วิธีการประมาณดังกล่าวซึ่งเป็นหัวข้อของทฤษฎีการแพร่กระจายของการเลี้ยวเบนนั้นมีลักษณะเฉพาะคือการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ (ที่ขนาด H) ในแอมพลิจูดและเฟสของคลื่นแสงไปตามลำแสง
  ในทัศนศาสตร์ไม่เชิงเส้น D. s. เกิดขึ้นกับความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของดัชนีการหักเหของแสงซึ่งถูกสร้างขึ้นโดยการแผ่รังสีที่แพร่กระจายผ่านตัวกลาง ธรรมชาติที่ไม่คงที่ของปรากฏการณ์เหล่านี้ยิ่งทำให้ภาพของระบบไดนามิกซับซ้อนยิ่งขึ้น ซึ่งนอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงเชิงมุมของสเปกตรัมการแผ่รังสีแล้ว การเปลี่ยนแปลงความถี่ยังเกิดขึ้นอีกด้วย

ตะแกรงเลี้ยวเบน

ตะแกรงเลี้ยวเบนสะท้อนแสงขนาดใหญ่มาก

ตะแกรงเลี้ยวเบน- อุปกรณ์ออพติคัลที่ทำงานบนหลักการของการเลี้ยวเบนของแสงคือชุดของจังหวะที่มีระยะห่างสม่ำเสมอจำนวนมาก (ช่อง, ส่วนที่ยื่นออกมา) ที่นำไปใช้กับพื้นผิวบางอย่าง คำอธิบายแรกของปรากฏการณ์นี้จัดทำโดย James Gregory ผู้ใช้ขนนกเป็นตาข่าย

ประเภทของตะแกรง

• สะท้อนแสง: ใช้ลายเส้นบนพื้นผิวกระจก (โลหะ) และการสังเกตจะดำเนินการในแสงสะท้อน
• โปร่งใส: ใช้ลายเส้นบนพื้นผิวโปร่งใส (หรือตัดออกในรูปแบบของรอยกรีดบนหน้าจอทึบแสง) การสังเกตจะดำเนินการในแสงที่ส่องผ่าน

คำอธิบายของปรากฏการณ์

นี่คือลักษณะของแสงจากไฟฉายหลอดไส้เมื่อผ่านตะแกรงการเลี้ยวเบนแบบโปร่งใส สูงสุดเป็นศูนย์ ( ม=0) สอดคล้องกับแสงที่ส่องผ่านตะแกรงโดยไม่มีการเบี่ยงเบน เนื่องจากการกระจายตัวของโครงตาข่ายในช่วงแรก ( ม=±1) ที่ค่าสูงสุด เราสามารถสังเกตการสลายตัวของแสงออกเป็นสเปกตรัมได้ มุมโก่งจะเพิ่มขึ้นตามความยาวคลื่น (จากสีม่วงเป็นสีแดง)

ด้านหน้าของคลื่นแสงถูกแบ่งด้วยแถบตะแกรงเป็นลำแสงที่แยกจากกันของแสงที่ต่อเนื่องกัน ลำแสงเหล่านี้ผ่านการเลี้ยวเบนตามเส้นริ้วและรบกวนซึ่งกันและกัน เนื่องจากแต่ละความยาวคลื่นมีมุมการเลี้ยวเบนของตัวเอง แสงสีขาวจึงถูกสลายเป็นสเปกตรัม

สูตร

ระยะทางที่เส้นบนตะแกรงถูกทำซ้ำเรียกว่าคาบของตะแกรงเลี้ยวเบน กำหนดโดยจดหมาย ง.

หากทราบจำนวนจังหวะ ( เอ็น) ต่อตะแกรง 1 มม. แล้วหาระยะเวลาตะแกรงตามสูตร: 0.001 / เอ็น

สูตรตะแกรงเลี้ยวเบน:

ง- ระยะเวลาตะแกรง, α - มุมสูงสุดของสีที่กำหนด เคคือลำดับสูงสุด แลคือความยาวคลื่น

ลักษณะเฉพาะ

คุณลักษณะอย่างหนึ่งของตะแกรงเลี้ยวเบนคือการกระจายตัวเชิงมุม ให้เราสมมติว่าลำดับสูงสุดถูกสังเกตที่มุม φ สำหรับความยาวคลื่น แลมบ์ดา และที่มุม φ+Δφ สำหรับความยาวคลื่น แลมบ์+เดลเล การกระจายตัวเชิงมุมของตะแกรงเรียกว่าอัตราส่วน D=Δφ/Δแล การแสดงออกของ D สามารถหาได้จากการหาความแตกต่างของสูตรเกรตติงการเลี้ยวเบน

ดังนั้นการกระจายเชิงมุมจะเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาการเกรตติ้งที่ลดลง งและลำดับคลื่นที่เพิ่มขึ้น เค.

การผลิต

ตะแกรงที่ดีต้องมีความแม่นยำในการผลิตที่สูงมาก หากมีการวางช่องใดช่องหนึ่งโดยมีข้อผิดพลาด ตะแกรงจะชำรุด เครื่องทำตะแกรงถูกสร้างมาอย่างมั่นคงและล้ำลึกเป็นรากฐานพิเศษ ก่อนที่จะเริ่มการผลิตตะแกรงจริง เครื่องจักรจะทำงานเป็นเวลา 5-20 ชั่วโมงที่ความเร็วรอบเดินเบาเพื่อรักษาเสถียรภาพของส่วนประกอบทั้งหมด การตัดตะแกรงใช้เวลานานถึง 7 วัน แม้ว่าระยะชักจะอยู่ที่ 2-3 วินาทีก็ตาม

แอปพลิเคชัน

ตะแกรงการเลี้ยวเบนใช้ในเครื่องมือสเปกตรัม เช่นเดียวกับเซ็นเซอร์ออปติคัลของการกระจัดเชิงเส้นและเชิงมุม (การวัดตะแกรงการเลี้ยวเบน) โพลาไรเซอร์และตัวกรองรังสีอินฟราเรด ตัวแยกลำแสงในอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ และสิ่งที่เรียกว่าแว่นตา "ป้องกันแสงสะท้อน"

วรรณกรรม

• ศิวะคิน ดี.วี.วิชาฟิสิกส์ทั่วไป - ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3 แบบเหมารวม. - ม.: Fizmatlit, MIPT, 2002. - T. IV. เลนส์ - 792 หน้า - ไอ 5-9221-0228-1
• Tarasov K.I. อุปกรณ์สเปกตรัม 2511

ดูสิ่งนี้ด้วย

• เลนส์ฟูริเยร์

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

ดูว่า "ตะแกรงการเลี้ยวเบน" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

อุปกรณ์ออปติคอล ชุดของรอยแยกขนานจำนวนมากในฉากทึบแสงหรือแถบกระจกสะท้อนแสง (แถบ) ซึ่งมีระยะห่างเท่ากันซึ่งทำให้เกิดการเลี้ยวเบนของแสง ตะแกรงเลี้ยวเบนสลายตัว... ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

DIFFRACTION GRATING เป็นแผ่นที่มีเส้นขนานวางอยู่บนแผ่นโดยมีระยะห่างเท่ากัน (สูงสุด 1,500 ต่อ 1 มม.) ซึ่งทำหน้าที่รับ SPECTRA ระหว่างการหักเหของแสง กระจังหน้าเกียร์แบบใสและเรียงรายบน... ... พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค

ตะแกรงเลี้ยวเบน- พื้นผิวกระจกที่มีเส้นขนานด้วยกล้องจุลทรรศน์ติดอยู่ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่แยก (เช่น ปริซึม) แสงที่ตกกระทบบนกระจกออกเป็นสีส่วนประกอบของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ หัวข้อเทคโนโลยีสารสนเทศใน...

ตะแกรงเลี้ยวเบน- difrakcinė gardelė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Optinis periodinės sandaros įtaisas difrakciniams spektrams gauti. ทัศนคติ: engl. ตะแกรงเลี้ยวเบน vok เบกุงสกิตเตอร์, n; ความแตกต่างกัน, n rus.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos สิ้นสุด žodynas

อุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็น เป็นกลุ่มของรอยแยกขนานจำนวนมากในฉากทึบแสงหรือเส้นลายเส้น (แถบ) ของกระจกสะท้อนแสง ซึ่งมีระยะห่างเท่ากันซึ่งทำให้เกิดการเลี้ยวเบนของแสง ดร. สลายแสงที่ตกกระทบให้เป็น... ... พจนานุกรมดาราศาสตร์

ตะแกรงเลี้ยวเบน (ในสายสื่อสารด้วยแสง)- ตะแกรงเลี้ยวเบน องค์ประกอบทางแสงที่มีโครงสร้างเป็นคาบซึ่งสะท้อน (หรือส่งผ่าน) แสงในมุมที่แตกต่างกันตั้งแต่หนึ่งมุมขึ้นไป ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น พื้นฐานประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงตัวบ่งชี้ซ้ำเป็นระยะๆ... ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ตะแกรงเลี้ยวเบนสเปกตรัมเว้า- ตะแกรงเลี้ยวเบนสเปกตรัมที่ทำบนพื้นผิวเลนส์เว้า หมายเหตุ ตะแกรงเลี้ยวเบนสเปกตรัมเว้ามีจำหน่ายทั้งแบบทรงกลมและทรงกลม [GOST 27176 86] หัวข้อ: เลนส์ อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา และการวัด... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ตะแกรงเลี้ยวเบนสเปกตรัมโฮโลแกรม- ตะแกรงเลี้ยวเบนสเปกตรัม ผลิตโดยการบันทึกรูปแบบการรบกวนจากลำแสงที่เชื่อมโยงกันตั้งแต่สองตัวขึ้นไปบนวัสดุที่ไวต่อรังสี [GOST 27176 86] หัวข้อ: เลนส์ อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา และการวัด... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ตะแกรงเลี้ยวเบนสเปกตรัมแบบเกลียว- ตะแกรงเลี้ยวเบนสเปกตรัมที่ทำโดยการใช้เส้นริ้วบนเครื่องแบ่ง [GOST 27176 86] หัวข้อ: เลนส์ อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา และการวัด... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

แพร่หลายในการทดลองทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตะแกรงเลี้ยวเบนซึ่งเป็นชุดของรอยกรีดที่ขนานและเหมือนกันซึ่งมีระยะห่างเท่ากัน คั่นด้วยช่วงทึบแสงที่มีความกว้างเท่ากัน ตะแกรงเลี้ยวเบนถูกสร้างขึ้นโดยใช้เครื่องแบ่งที่ทำให้เส้น (รอยขีดข่วน) บนกระจกหรือวัสดุโปร่งใสอื่น ๆ ในกรณีที่เกิดรอยขีดข่วน วัสดุจะทึบแสง และช่องว่างระหว่างวัสดุทั้งสองจะยังคงโปร่งใสและทำหน้าที่เป็นรอยแตกจริงๆ

ก่อนอื่นให้เราพิจารณาการเลี้ยวเบนของแสงจากตะแกรงโดยใช้ตัวอย่างช่องสองช่อง (เมื่อจำนวนรอยกรีดเพิ่มขึ้น ยอดการเลี้ยวเบนจะแคบลง สว่างขึ้น และชัดเจนขึ้นเท่านั้น)

อนุญาต เอ -ความกว้างของช่อง ข - ความกว้างของช่องว่างทึบแสง (รูปที่ 5.6)

ข้าว. 5.6. การเลี้ยวเบนจากสองกรีด

คาบตะแกรงการเลี้ยวเบนคือระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของกรีดที่อยู่ติดกัน:

ความแตกต่างในเส้นทางของรังสีเอกซ์ทั้งสองมีค่าเท่ากับ

หากผลต่างเส้นทางเท่ากับจำนวนคี่ของครึ่งคลื่น

จากนั้นแสงที่ส่งมาจากช่องทั้งสองจะถูกยกเลิกร่วมกันเนื่องจากการรบกวนของคลื่น เงื่อนไขขั้นต่ำมีแบบฟอร์ม

ขั้นต่ำเหล่านี้เรียกว่า เพิ่มเติม.

หากผลต่างเส้นทางเท่ากับจำนวนครึ่งคลื่นคู่

จากนั้นคลื่นที่ส่งมาจากแต่ละช่องจะเสริมซึ่งกันและกัน เงื่อนไขของการรบกวนสูงสุดโดยคำนึงถึง (5.36) มีรูปแบบดังนี้

นี่คือสูตรสำหรับ ค่าสูงสุดหลักของตะแกรงเลี้ยวเบน.

นอกจากนี้ ในทิศทางที่ไม่มีช่องใดช่องหนึ่งสามารถแพร่แสงได้ ก็จะไม่แพร่กระจายแม้จะมีช่องสองช่อง กล่าวคือ ขั้นต่ำขัดแตะหลัก จะถูกสังเกตในทิศทางที่กำหนดโดยเงื่อนไข (5.21) สำหรับหนึ่งสลิต:

หากตะแกรงเลี้ยวเบนประกอบด้วย เอ็นกรีด (ตะแกรงสมัยใหม่ที่ใช้ในเครื่องมือสำหรับการวิเคราะห์สเปกตรัมมีมากถึง 200 000 จังหวะและระยะเวลา ง = 0.8 ไมโครเมตรนั่นคือตามลำดับ 12 000 จังหวะ คูณ 1 ซม) ดังนั้น เงื่อนไขสำหรับค่าสูงสุดหลักคือ ในกรณีของสองสลิต ความสัมพันธ์ (5.41) เงื่อนไขสำหรับค่าสูงสุดหลักคือความสัมพันธ์ (5.40) และ เงื่อนไขขั้นต่ำเพิ่มเติมดูเหมือน

ที่นี่ เค"สามารถรับค่าจำนวนเต็มได้ทั้งหมด ยกเว้น 0, ยังไม่มีข้อความ, 2N, ... .ดังนั้นในกรณี เอ็นมีช่องว่างระหว่างจุดสูงสุดหลักทั้งสอง ( น–1) จุดต่ำสุดเพิ่มเติม คั่นด้วยจุดสูงสุดรอง ทำให้เกิดพื้นหลังที่ค่อนข้างอ่อนแอ

ตำแหน่งของจุดสูงสุดหลักจะขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น ล- ดังนั้น เมื่อแสงสีขาวผ่านตะแกรง จุดสูงสุดทั้งหมด ยกเว้นอันที่อยู่ตรงกลาง จะสลายตัวเป็นสเปกตรัม โดยปลายสีม่วงหันไปทางศูนย์กลางของรูปแบบการเลี้ยวเบน และปลายสีแดงหันออกด้านนอก ดังนั้นตะแกรงเลี้ยวเบนจึงเป็นอุปกรณ์สเปกตรัม โปรดทราบว่าแม้ว่าปริซึมสเปกตรัมจะเบี่ยงเบนรังสีสีม่วงได้รุนแรงที่สุด แต่ตะแกรงการเลี้ยวเบนกลับจะสะท้อนรังสีสีแดงได้แรงกว่า

ลักษณะสำคัญของอุปกรณ์สเปกตรัมคือ ปณิธาน.

ความละเอียดของอุปกรณ์สเปกตรัมเป็นปริมาณไร้มิติ

โดยที่คือความแตกต่างขั้นต่ำของความยาวคลื่นของเส้นสเปกตรัมสองเส้นที่เส้นเหล่านี้ถูกรับรู้แยกกัน

ให้เราพิจารณาความละเอียดของตะแกรงเลี้ยวเบน ตำแหน่งกลาง kthสูงสุดสำหรับความยาวคลื่น

กำหนดโดยเงื่อนไข

ขอบ เค- ไทย สูงสุด (นั่นคือค่าต่ำสุดเพิ่มเติมที่ใกล้ที่สุด) สำหรับความยาวคลื่น ลอยู่ในมุมที่สนองความสัมพันธ์:

เอฟเฟกต์ที่รู้จักกันดีบางประการที่ยืนยันลักษณะคลื่นของแสงคือการเลี้ยวเบนและการรบกวน ขอบเขตการใช้งานหลักคือสเปกโทรสโกปีซึ่งใช้ตะแกรงเลี้ยวเบนเพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า สูตรที่อธิบายตำแหน่งของจุดสูงสุดหลักที่กำหนดโดยโครงตาข่ายนี้จะกล่าวถึงในบทความนี้

ก่อนที่จะพิจารณาที่มาของสูตรตะแกรงเลี้ยวเบน ควรทำความคุ้นเคยกับปรากฏการณ์ที่ทำให้ตะแกรงมีประโยชน์ กล่าวคือ การเลี้ยวเบนและการรบกวน

การเลี้ยวเบนเป็นกระบวนการในการเปลี่ยนการเคลื่อนที่ของหน้าคลื่น เมื่อกำลังเคลื่อนตัวไปพบสิ่งกีดขวางทึบแสงซึ่งมีขนาดเทียบได้กับความยาวคลื่น ตัวอย่างเช่น หากแสงแดดส่องผ่านรูเล็กๆ บนผนัง เราจะสามารถสังเกตเห็นจุดส่องสว่างเล็กๆ น้อยๆ บนผนัง (ซึ่งควรจะเกิดขึ้นหากแสงแพร่กระจายเป็นเส้นตรง) แต่เป็นจุดส่องสว่างที่มีขนาดบางขนาด ข้อเท็จจริงข้อนี้บ่งบอกถึงลักษณะของคลื่นของแสง

การรบกวนเป็นอีกปรากฏการณ์หนึ่งที่มีลักษณะเฉพาะของคลื่น แก่นแท้ของมันอยู่ที่การซ้อนทับกันของคลื่นที่ทับซ้อนกัน หากการแกว่งของคลื่นจากหลายแหล่งมีความสอดคล้องกัน (สอดคล้องกัน) ก็จะสามารถสังเกตรูปแบบการสลับพื้นที่แสงและความมืดบนหน้าจอได้อย่างมั่นคง ค่าต่ำสุดในภาพดังกล่าวอธิบายได้โดยการมาถึงของคลื่นที่จุดที่กำหนดในแอนติเฟส (pi และ -pi) และค่าสูงสุดเป็นผลมาจากการที่คลื่นมาถึงจุดที่เป็นปัญหาในระยะเดียวกัน (pi และ pi)

ปรากฏการณ์ที่อธิบายไว้ทั้งสองนี้ได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยโทมัส ยัง ชาวอังกฤษ เมื่อเขาศึกษาการเลี้ยวเบนของแสงเอกรงค์เดียวด้วยกรีดบางๆ สองอันในปี ค.ศ. 1801

หลักการของไฮเกนส์-เฟรสเนล และการประมาณสนามระยะไกลและใกล้

คำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนและการรบกวนเป็นงานที่ไม่สำคัญ การค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่แน่นอนต้องใช้การคำนวณที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ อย่างไรก็ตาม ในช่วงทศวรรษที่ 20 ของศตวรรษที่ 19 ชาวฝรั่งเศส Augustin Fresnel แสดงให้เห็นว่าการใช้แนวคิดของ Huygens เกี่ยวกับแหล่งกำเนิดคลื่นทุติยภูมิ ทำให้ปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถอธิบายได้สำเร็จ แนวคิดนี้นำไปสู่การกำหนดหลักการของไฮเกนส์-เฟรสเนล ซึ่งปัจจุบันเป็นที่มาของสูตรทั้งหมดสำหรับการเลี้ยวเบนโดยสิ่งกีดขวางที่มีรูปร่างไม่แน่นอน

อย่างไรก็ตาม แม้จะใช้หลักการของฮอยเกนส์-เฟรสเนล ก็ไม่สามารถแก้ปัญหาการเลี้ยวเบนในรูปแบบทั่วไปได้ ดังนั้นเมื่อได้สูตร พวกเขาจึงใช้การประมาณค่าบางอย่าง หลักคือหน้าคลื่นเครื่องบิน เป็นรูปคลื่นนี้อย่างแน่นอนที่ต้องตกบนสิ่งกีดขวางเพื่อทำให้การคำนวณทางคณิตศาสตร์จำนวนหนึ่งง่ายขึ้น

การประมาณครั้งต่อไปอยู่ที่ตำแหน่งของจอภาพซึ่งมีการฉายรูปแบบการเลี้ยวเบนที่สัมพันธ์กับสิ่งกีดขวาง ตำแหน่งนี้อธิบายโดยหมายเลขเฟรสเนล คำนวณดังนี้:

โดยที่ a คือมิติทางเรขาคณิตของสิ่งกีดขวาง (เช่น ช่องหรือรูกลม) แลคือความยาวคลื่น D คือระยะห่างระหว่างตะแกรงและสิ่งกีดขวาง ถ้าสำหรับการทดลองเฉพาะ F<<1 (<0,001), тогда говорят о приближении дальнего поля. Соответствующая ему дифракция носит фамилию Фраунгофера. Если же F>1 จากนั้นการประมาณสนามระยะใกล้หรือการเลี้ยวเบนของเฟรสเนลจะเกิดขึ้น

ความแตกต่างระหว่างการเลี้ยวเบนของฟรอนโฮเฟอร์และเฟรสเนลนั้นอยู่ที่สภาวะที่แตกต่างกันสำหรับปรากฏการณ์การรบกวนที่ระยะห่างน้อยและมากจากสิ่งกีดขวาง

ที่มาของสูตรสำหรับค่าสูงสุดหลักของตะแกรงการเลี้ยวเบน ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไปในบทความนี้ จะถือว่าการพิจารณาของการเลี้ยวเบนของฟรอนโฮเฟอร์

ตะแกรงเลี้ยวเบนและประเภทของมัน

ตาข่ายนี้เป็นแผ่นแก้วหรือพลาสติกใสขนาดหลายเซนติเมตรซึ่งมีลายเส้นทึบแสงที่มีความหนาเท่ากัน จังหวะจะอยู่ห่างจากกันคงที่ d ระยะนี้เรียกว่าคาบขัดแตะ คุณลักษณะที่สำคัญอีกสองประการของอุปกรณ์คือค่าคงที่แลตทิซ a และจำนวนของสลิตโปร่งใส N ค่าของ a กำหนดจำนวนสลิตต่อความยาว 1 มม. ดังนั้นจึงแปรผกผันกับระยะเวลา d

ตะแกรงเลี้ยวเบนมีสองประเภท:

• โปร่งใสซึ่งอธิบายไว้ข้างต้น รูปแบบการเลี้ยวเบนจากตะแกรงดังกล่าวเกิดขึ้นจากการที่หน้าคลื่นเคลื่อนผ่านตะแกรงดังกล่าว
• สะท้อนแสง ทำโดยการทาร่องเล็กๆ บนพื้นผิวเรียบ การเลี้ยวเบนและการรบกวนจากเพลตดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากการสะท้อนแสงจากยอดของแต่ละร่อง

ไม่ว่าตะแกรงประเภทใด แนวคิดเบื้องหลังผลกระทบต่อหน้าคลื่นก็คือการสร้างการรบกวนเป็นระยะๆ สิ่งนี้นำไปสู่การก่อตัวของแหล่งที่มาที่สอดคล้องกันจำนวนมากซึ่งเป็นผลมาจากการรบกวนซึ่งเป็นรูปแบบการเลี้ยวเบนบนหน้าจอ

สูตรพื้นฐานของตะแกรงเลี้ยวเบน

ที่มาของสูตรนี้เกี่ยวข้องกับการพิจารณาการพึ่งพาความเข้มของรังสีในมุมตกกระทบบนหน้าจอ ในการประมาณสนามไกล จะได้สูตรต่อไปนี้สำหรับความเข้ม I(θ):

I(θ) = I 0 *(sin(β)/β)2*2 โดยที่

α = pi*d/แล*(บาป(θ) - บาป(θ 0));

β = pi*a/แล*(บาป(θ) - บาป(θ 0))

ในสูตร ความกว้างของช่องตะแกรงเลี้ยวเบนจะแสดงด้วยสัญลักษณ์ a ดังนั้นตัวคูณในวงเล็บมีหน้าที่ในการเลี้ยวเบนที่สลิตเดียว ค่า d คือคาบของตะแกรงการเลี้ยวเบน สูตรแสดงให้เห็นว่าปัจจัยในวงเล็บเหลี่ยมที่มีช่วงเวลานี้ปรากฏขึ้นอธิบายถึงการรบกวนจากชุดของกรีดตะแกรง

เมื่อใช้สูตรข้างต้น คุณสามารถคำนวณค่าความเข้มของมุมตกกระทบของแสงใดๆ ได้

หากเราค้นหาค่าของความเข้มสูงสุด I(θ) เราก็สามารถสรุปได้ว่าค่าดังกล่าวปรากฏโดยมีเงื่อนไขว่า α = m*pi โดยที่ m คือจำนวนเต็มใดๆ สำหรับเงื่อนไขสูงสุดที่เราได้รับ:

m*pi = pi*d/แล*(บาป(θ ม.) — บาป(θ 0)) =>

บาป(θ ม.) - บาป(θ 0) = ม*แลม/d

ผลลัพธ์ที่ได้เรียกว่าสูตรสูงสุดของเกรตติงการเลี้ยวเบน ตัวเลข m คือลำดับของการเลี้ยวเบน

วิธีอื่นในการเขียนสูตรพื้นฐานสำหรับขัดแตะ

โปรดทราบว่าสูตรที่ให้ไว้ในย่อหน้าก่อนหน้ามีคำว่า sin(θ 0) ในที่นี้มุม θ 0 สะท้อนทิศทางของการตกกระทบของส่วนหน้าของคลื่นแสงที่สัมพันธ์กับระนาบตะแกรง เมื่อส่วนหน้าขนานกับระนาบนี้ แล้ว θ 0 = 0o จากนั้นเราจะได้นิพจน์สำหรับค่าสูงสุด:

เนื่องจากค่าคงที่ของเกรตติง a (อย่าสับสนกับความกว้างของสลิต) แปรผกผันกับ d สูตรข้างต้นสามารถเขียนใหม่ได้ในรูปของค่าคงที่เกรตติงการเลี้ยวเบนเป็น:

เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดเมื่อแทนตัวเลขเฉพาะ แล, a และ d ลงในสูตรเหล่านี้ คุณควรใช้หน่วย SI ที่เหมาะสมเสมอ

แนวคิดเรื่องการกระจายตัวเชิงมุมของตะแกรง

เราจะแสดงปริมาณนี้ด้วยตัวอักษร D ตามคำจำกัดความทางคณิตศาสตร์เขียนได้ดังนี้:

ความหมายทางกายภาพของการกระจายตัวเชิงมุม D คือ มันแสดงให้เห็นด้วยมุมที่ dθ m ซึ่งเป็นค่าสูงสุดสำหรับลำดับการเลี้ยวเบนที่ m จะเปลี่ยนไป หากความยาวคลื่นตกกระทบถูกเปลี่ยนโดย dแล

หากเราใช้นิพจน์นี้กับสมการขัดแตะ เราจะได้สูตร:

การกระจายตัวเชิงมุมของตะแกรงเลี้ยวเบนถูกกำหนดโดยสูตรด้านบน จะเห็นได้ว่าค่าของ D ขึ้นอยู่กับลำดับ m และช่วงเวลา d

ยิ่งการกระจายตัว D ยิ่งมาก ความละเอียดของตะแกรงที่กำหนดก็จะยิ่งสูงขึ้น

ความละเอียดตะแกรง

ความละเอียดเข้าใจว่าเป็นปริมาณทางกายภาพที่แสดงตามค่าต่ำสุดที่ความยาวคลื่นสองค่าสามารถแตกต่างกันได้ เพื่อให้ค่าสูงสุดปรากฏแยกกันในรูปแบบการเลี้ยวเบน

ความละเอียดถูกกำหนดโดยเกณฑ์ของ Rayleigh มันบอกว่า: สองจุดสูงสุดสามารถแยกออกจากกันในรูปแบบการเลี้ยวเบนได้ หากระยะห่างระหว่างจุดสูงสุดนั้นมากกว่าครึ่งหนึ่งของความกว้างของแต่ละจุด ความกว้างครึ่งเชิงมุมสูงสุดสำหรับตะแกรงถูกกำหนดโดยสูตร:

Δθ 1/2 = แล/(N*d*cos(θ m))

ความละเอียดตะแกรงตามเกณฑ์ของ Rayleigh เท่ากับ:

Δθ m >Δθ 1/2 หรือ D*Δแล>Δθ 1/2

แทนค่าของ D และ Δθ 1/2 เราจะได้:

Δแล*m/(d*cos(θ m))>แลม/(N*d*cos(θ m) =>

Δแล > แล/(m*N)

นี่คือสูตรสำหรับความละเอียดของตะแกรงเลี้ยวเบน ยิ่งจำนวนเส้น N บนเพลตมีมากและมีลำดับการเลี้ยวเบนสูง ความละเอียดของความยาวคลื่นที่กำหนด แล ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ตะแกรงเลี้ยวเบนในสเปกโทรสโกปี

ให้เราเขียนสมการพื้นฐานของค่าสูงสุดสำหรับขัดแตะอีกครั้ง:

คุณจะเห็นได้ว่ายิ่งความยาวคลื่นตกบนจานที่มีเส้นริ้วนานเท่าไร มุมก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น จุดสูงสุดก็จะปรากฏบนหน้าจอ กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากแสงที่ไม่ใช่สีเดียว (เช่น สีขาว) ถูกส่งผ่านจาน คุณจะเห็นลักษณะของสีสูงสุดบนหน้าจอ เริ่มต้นจากค่าสูงสุดของสีขาวตรงกลาง (การเลี้ยวเบนตามลำดับเป็นศูนย์) ค่าสูงสุดเพิ่มเติมจะปรากฏขึ้นสำหรับความยาวคลื่นที่สั้นกว่า (สีม่วง, สีฟ้า) และสำหรับความยาวคลื่นที่ยาวกว่า (สีส้ม, สีแดง)

ข้อสรุปที่สำคัญอีกประการหนึ่งจากสูตรนี้คือการขึ้นอยู่กับมุม θ m ในลำดับการเลี้ยวเบน ยิ่ง m มาก ค่า θ m ก็จะยิ่งมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าเส้นสีจะถูกแยกออกจากกันมากขึ้นที่จุดสูงสุดเพื่อให้มีลำดับการเลี้ยวเบนสูง ข้อเท็จจริงนี้ถูกเน้นไว้แล้วเมื่อพิจารณาความละเอียดของตะแกรง (ดูย่อหน้าก่อนหน้า)

ความสามารถที่อธิบายไว้ของตะแกรงเลี้ยวเบนทำให้สามารถใช้วิเคราะห์สเปกตรัมการแผ่รังสีของวัตถุเรืองแสงต่างๆ รวมถึงดาวฤกษ์และกาแลคซีที่อยู่ห่างไกล

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

มาดูวิธีใช้สูตรเกรตติงการเลี้ยวเบนกัน ความยาวคลื่นของแสงที่ตกบนตะแกรงคือ 550 นาโนเมตร มีความจำเป็นต้องกำหนดมุมที่การเลี้ยวเบนลำดับที่หนึ่งเกิดขึ้นหากคาบ d เท่ากับ 4 µm

เราแปลงข้อมูลทั้งหมดเป็นหน่วย SI และแทนที่สมการนี้:

θ 1 = อาร์คซิน(550*10-9/(4*10-6)) = 7.9o

หากตะแกรงอยู่ห่างจากตะแกรง 1 เมตร จากตรงกลางของจุดศูนย์กลางสูงสุด เส้นของการเลี้ยวเบนลำดับแรกสำหรับคลื่น 550 นาโนเมตรจะปรากฏขึ้นที่ระยะ 13.8 ซม. ซึ่งสอดคล้องกับ มุม 7.9o

ไม่มีความลับที่นอกจากสสารที่จับต้องได้แล้ว เรายังถูกล้อมรอบด้วยสนามคลื่นด้วยกระบวนการและกฎของมันเอง สิ่งเหล่านี้อาจเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เสียง และแสง ซึ่งเชื่อมโยงอย่างแยกไม่ออกกับโลกที่มองเห็น มีปฏิสัมพันธ์กับโลกและมีอิทธิพลต่อมัน กระบวนการและอิทธิพลดังกล่าวได้รับการศึกษามานานแล้วโดยนักวิทยาศาสตร์หลายคน ซึ่งได้รับกฎพื้นฐานที่ยังคงมีความเกี่ยวข้องในปัจจุบัน ปฏิสัมพันธ์รูปแบบหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายระหว่างสสารและคลื่นคือการเลี้ยวเบนซึ่งการศึกษาซึ่งนำไปสู่การเกิดขึ้นของอุปกรณ์ดังกล่าวเป็นตะแกรงเลี้ยวเบนซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในเครื่องมือสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการแผ่รังสีคลื่นและในชีวิตประจำวัน

แนวคิดเรื่องการเลี้ยวเบน

การเลี้ยวเบนเป็นกระบวนการของแสง เสียง และคลื่นอื่นๆ ที่โค้งงอรอบๆ สิ่งกีดขวางใดๆ ที่พบเจอตามเส้นทางของมัน โดยทั่วไป คำนี้สามารถใช้เพื่ออธิบายการเบี่ยงเบนใดๆ ของการแพร่กระจายคลื่นจากกฎของทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตที่เกิดขึ้นใกล้กับสิ่งกีดขวาง เนื่องจากปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน คลื่นจึงตกลงไปในพื้นที่ของเงาเรขาคณิต เลี่ยงสิ่งกีดขวาง ทะลุผ่านรูเล็กๆ ในหน้าจอ ฯลฯ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถได้ยินเสียงได้อย่างชัดเจนเมื่อคุณอยู่ใกล้มุมบ้าน ซึ่งเป็นผลมาจากคลื่นเสียงที่ไปรอบๆ บ้าน การเลี้ยวเบนของรังสีแสงแสดงให้เห็นว่าบริเวณเงาไม่สอดคล้องกับช่องเปิดหรือสิ่งกีดขวางที่มีอยู่ หลักการทำงานของตะแกรงเลี้ยวเบนขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์นี้ ดังนั้นการศึกษาแนวคิดเหล่านี้จึงแยกออกจากกันไม่ได้

แนวคิดของตะแกรงเลี้ยวเบน

ตะแกรงเลี้ยวเบนเป็นผลิตภัณฑ์เชิงแสงที่มีโครงสร้างเป็นคาบซึ่งประกอบด้วยช่องแคบมากจำนวนมากคั่นด้วยช่องว่างทึบแสง

อุปกรณ์อีกเวอร์ชันหนึ่งคือชุดของเส้นกล้องจุลทรรศน์ขนานที่มีรูปร่างเดียวกัน ใช้กับพื้นผิวเลนส์เว้าหรือแบนที่มีระยะพิทช์ที่ระบุเท่ากัน เมื่อคลื่นแสงตกบนตะแกรง กระบวนการกระจายหน้าคลื่นในอวกาศใหม่จะเกิดขึ้น ซึ่งเกิดจากปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน นั่นคือแสงสีขาวจะถูกสลายเป็นคลื่นแต่ละคลื่นที่มีความยาวต่างกัน ซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะสเปกตรัมของตะแกรงการเลี้ยวเบน ส่วนใหญ่แล้วในการทำงานกับช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้ (ที่มีความยาวคลื่น 390-780 นาโนเมตร) จะใช้อุปกรณ์ที่มีตั้งแต่ 300 ถึง 1,600 เส้นต่อมิลลิเมตร ในทางปฏิบัติ ตะแกรงจะดูเหมือนกระจกแบนหรือพื้นผิวโลหะที่มีร่องหยาบ (เป็นจังหวะ) ในบางช่วงที่ไม่ส่งผ่านแสง ด้วยความช่วยเหลือของตะแกรงแก้ว การสังเกตจะดำเนินการทั้งแสงที่ส่องผ่านและแสงสะท้อน ด้วยความช่วยเหลือของตะแกรงโลหะ - เฉพาะในแสงสะท้อนเท่านั้น

ประเภทของตะแกรง

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วตามวัสดุที่ใช้ในการผลิตและคุณสมบัติการใช้งานตะแกรงเลี้ยวเบนจะแบ่งออกเป็นแบบสะท้อนแสงและโปร่งใส ประเภทแรกประกอบด้วยอุปกรณ์ที่เป็นพื้นผิวกระจกโลหะซึ่งมีลายเส้นที่ใช้สำหรับการสังเกตในแสงสะท้อน ในตะแกรงโปร่งใส ลายเส้นจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวแสงพิเศษที่ส่งรังสี (แบนหรือเว้า) หรือกรีดแคบจะถูกตัดในวัสดุทึบแสง การศึกษาเมื่อใช้อุปกรณ์ดังกล่าวจะดำเนินการโดยใช้แสงที่ส่องผ่าน ตัวอย่างของตะแกรงเลี้ยวเบนหยาบในธรรมชาติคือขนตา เมื่อมองผ่านเปลือกตาที่เหล่ คุณจะมองเห็นเส้นสเปกตรัมได้ในบางจุด

หลักการทำงาน

การทำงานของตะแกรงเลี้ยวเบนนั้นขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของคลื่นแสงซึ่งเมื่อผ่านระบบของบริเวณที่โปร่งใสและทึบแสงจะถูกแบ่งออกเป็นลำแสงที่แยกจากกัน พวกมันผ่านการเลี้ยวเบนด้วยเส้นตรง และในขณะเดียวกันก็รบกวนซึ่งกันและกัน ความยาวคลื่นแต่ละช่วงมีมุมการเลี้ยวเบนของตัวเอง แสงสีขาวจึงถูกสลายเป็นสเปกตรัม

ความละเอียดตะแกรงการเลี้ยวเบน

เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ออพติคอลที่ใช้ในเครื่องมือสเปกตรัม จึงมีคุณสมบัติหลายประการที่กำหนดการใช้งาน หนึ่งในคุณสมบัติเหล่านี้คือความละเอียด ซึ่งประกอบด้วยความเป็นไปได้ในการสังเกตเส้นสเปกตรัมสองเส้นที่มีความยาวคลื่นใกล้เคียงกันแยกจากกัน การเพิ่มคุณลักษณะนี้ทำได้โดยการเพิ่มจำนวนเส้นทั้งหมดที่มีอยู่ในตะแกรงเลี้ยวเบน

ในอุปกรณ์ที่ดีจำนวนเส้นต่อมิลลิเมตรจะสูงถึง 500 นั่นคือด้วยความยาวตะแกรงรวม 100 มม. จำนวนเส้นทั้งหมดจะเท่ากับ 50,000 ตัวเลขนี้จะช่วยให้บรรลุการรบกวนสูงสุดที่แคบลงซึ่งจะช่วยให้สามารถระบุสเปกตรัมใกล้เคียงได้ เส้น

การใช้ตะแกรงเลี้ยวเบน

การใช้อุปกรณ์ออพติคัลนี้ทำให้สามารถกำหนดความยาวคลื่นได้อย่างแม่นยำ ดังนั้นจึงใช้เป็นองค์ประกอบกระจายในอุปกรณ์สเปกตรัมเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ตะแกรงเลี้ยวเบนใช้เพื่อแยกแสงเอกรงค์เดียว (ในโมโนโครเมเตอร์ เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ และอื่นๆ) ในฐานะเซ็นเซอร์ออปติคัลของการกระจัดเชิงเส้นหรือเชิงมุม (ที่เรียกว่าตะแกรงการวัด) ในโพลาไรเซอร์และฟิลเตอร์ออปติคอล โดยทำหน้าที่เป็นตัวแยกลำแสงในอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ และในแว่นตาป้องกันแสงสะท้อนด้วย

ในชีวิตประจำวัน คุณมักจะพบตัวอย่างของตะแกรงการเลี้ยวเบน อุปกรณ์สะท้อนแสงที่ง่ายที่สุดถือได้ว่าเป็นการตัดแผ่นคอมแพคดิสก์ เนื่องจากมีการนำรางไปบนพื้นผิวเป็นเกลียวโดยมีระยะห่าง 1.6 ไมครอนระหว่างรอบ หนึ่งในสามของความกว้าง (0.5 ไมครอน) ของรางดังกล่าวจะตกลงบนช่อง (ซึ่งมีข้อมูลที่บันทึกไว้) ซึ่งกระจายแสงตกกระทบ และประมาณสองในสาม (1.1 ไมครอน) ถูกครอบครองโดยวัสดุพิมพ์ที่ไม่มีการแตะต้องซึ่งสามารถสะท้อนแสงได้ รังสีเอกซ์ ดังนั้น ซีดีจึงเป็นตะแกรงการเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสงที่มีคาบ 1.6 µm อีกตัวอย่างหนึ่งของอุปกรณ์ดังกล่าวคือโฮโลแกรมประเภทต่างๆและขอบเขตการใช้งาน

การผลิต

เพื่อให้ได้ตะแกรงเลี้ยวเบนคุณภาพสูง จำเป็นต้องรักษาความแม่นยำในการผลิตที่สูงมาก ข้อผิดพลาดเมื่อใช้แม้แต่จังหวะเดียวหรือช่องว่างจะนำไปสู่การปฏิเสธผลิตภัณฑ์ทันที สำหรับกระบวนการผลิต จะใช้เครื่องแบ่งพิเศษพร้อมเครื่องตัดเพชรติดกับฐานรากขนาดใหญ่พิเศษ ก่อนที่จะเริ่มกระบวนการตัดตะแกรง อุปกรณ์นี้จะต้องทำงานเป็นเวลา 5 ถึง 20 ชั่วโมงในโหมดไม่ได้ใช้งานเพื่อทำให้ส่วนประกอบทั้งหมดมีเสถียรภาพ การผลิตตะแกรงเลี้ยวเบนหนึ่งอันใช้เวลาเกือบ 7 วัน แม้ว่าแต่ละจังหวะจะใช้เวลาเพียง 3 วินาทีเท่านั้น เมื่อผลิตด้วยวิธีนี้ ตะแกรงจะมีจังหวะขนานกันโดยเว้นระยะห่างจากกันเท่ากัน รูปร่างหน้าตัดจะขึ้นอยู่กับโปรไฟล์ของเครื่องตัดเพชร

ตะแกรงเลี้ยวเบนสมัยใหม่สำหรับเครื่องมือสเปกตรัม

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีใหม่สำหรับการผลิตได้แพร่หลายผ่านการก่อตัวของรูปแบบการรบกวนที่ได้รับจากการแผ่รังสีเลเซอร์บนวัสดุพิเศษที่ไวต่อแสงที่เรียกว่าโฟโตรีซิสต์ เป็นผลให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่มีเอฟเฟกต์โฮโลแกรม คุณสามารถใช้ลายเส้นในลักษณะนี้บนพื้นผิวเรียบ โดยได้ตะแกรงเลี้ยวเบนแบบเรียบหรือทรงกลมเว้า ซึ่งจะให้อุปกรณ์เว้าที่มีผลในการโฟกัส ทั้งสองใช้ในการออกแบบเครื่องมือสเปกตรัมสมัยใหม่

ดังนั้นปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนจึงแพร่หลายในชีวิตประจำวัน สิ่งนี้นำไปสู่การใช้อุปกรณ์อย่างแพร่หลายตามกระบวนการนี้ เช่น ตะแกรงเลี้ยวเบน มันสามารถกลายเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์การวิจัยทางวิทยาศาสตร์หรือพบได้ในชีวิตประจำวัน เช่น เป็นพื้นฐานสำหรับผลิตภัณฑ์โฮโลแกรม